причины пространственной изменчивости биосферы

ОБЩЕЕ ЗЕМЛЕВЕДЕНИЕ
1 курс, осенний семестр 2014/2015
Преподаватель:
• Даниил Николаевич Козлов: daniilkozlov@landscape.edu.ru
Информационная поддержка:
• http://landscape.edu.ru
• лекционные и практические материалы, задания, статьи, ссылки на
тематические сайты
Занятия:
• пятница 1 пара, 9:00-10:35, ауд. 2017
• практические задания (60-80% в аудитории, 20-40% дома)
Требования:
• вдумчиво
• своевременно
• полностью
Проверка знаний:
• практические задания
• тесты 10 мин
• допуск к зачету
• устный зачет
ЗЕМЛЕВЕДЕНИЕ
НАУКА О НАИБОЛЕЕ ОБЩИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ
ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ (особенностях её
состава, структуры и развития)
ОБУСЛОВЛЕННЫХ ОСОБЕННОСТЯМИ ЗЕМЛИ КАК ПЛАНЕТЫ
•
•
•
•
ФОРМА
РАЗМЕР
ПАРАМЕТРЫ ДВИЖЕНИЯ
СОСТАВ и СТРОЕНИЕ
Термин «землеведение» был введён заведующим кафедрой
географии Берлинского университета КАРЛОМ РИТТЕРОМ в начале
XIX века (многотомный труд «Землеведение в отношении к природе и
истории человечества»), на русском языке — П. П. СЕМЁНОВЫМ-ТЯНШАНСКИМ, который слушал лекции К. Риттера и перевёл его
ОБЩЕЕ ЗЕМЛЕВЕДЕНИЕ: КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН
05/09
ВВОДНАЯ ЛЕКЦИЯ
19/09
ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ. РАЗМЕРЫ, ФОРМА и ВРАЩЕНИЯ
03/10
ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ
17/10
31/10
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ и ОЦА
28/11
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕОСФЕР: БИОСФЕРА –ГИДРОСФЕРА
–АТМОСФЕРА – ЛИТОСФЕРА
12/12
ГЕОЭКОЛОГИЯ
14/11
СРАВНИТЕЛЬНО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД
ПРИЧИНЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ
Биологическая продуктивность экосистем суши (NPP)
гр/м2 в год
ПРИЧИНЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ
ПРИЧИНЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ
Биологическая продуктивность экосистем суши (NPP)
гр/м2 в год
ПРИЧИНЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ
МЕЖЛЕДНИКОВЬЕ - 125 тыс. лет назад
ПРИЧИНЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ
ОЛЕДЕНЕНИЕ - 25 тыс. лет назад
ПРИЧИНЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ
МЕЖЛЕДНИКОВЬЕ – наши дни
ЭВОЛЮЦИОННО-ДИНАМИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ
ИЗМЕНЕНИЕ
РАЗНОМАСШТАБНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ
из ПРОШЛОГО в НАСТОЯЩЕЕ
из НАСТОЯЩЕГО В БУДУЩЕЕ
ИЗМЕНЧИВОСТЬ БИОСФЕРЫ во ВРЕМЕНИ
ДРЕВЕСНО-КОЛЬЦЕВАЯ ХРОНОЛОГИЯ
Благоприятные годы для роста деревьев
НЕ ОЧЕНЬ
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ БИОСФЕРЫ
Биологическая продуктивность экосистем суши (NPP)
гр/м2 в год
БАЗА ДАННЫХ ДРЕВЕСНО-КОЛЬЦЕВЫХ ХРОНОЛОГИЙ
http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/treering.html
ПРИЧИНЫ ВРЕМЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ
ДУГЛАСОВА ПИХТА
1630-1995 гг.
Аризона
31.45 с.ш. 115.5 з.д.
1750 м
МЕСЯЦЫ, коэффициент детерминации R2
1
ВЛАГА
ТЕПЛО
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
ГОД
ПРИЧИНЫ ВРЕМЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ
БЕЛАЯ ЕЛЬ 1060-1992 гг.
Канада 68.16 с.ш. 133.2 з.д. (120 м)
МЕСЯЦЫ, коэффициент детерминации R2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
ГОД
ВЛАГА
ТЕПЛО
ДЛЯ ПЕРИОДА БЕЗ «ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ» 1872 – 1950 гг.
ПРИЧИНЫ ВРЕМЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ
Дугласова пихта
1630-1995 гг.
Аризона
31.45 с.ш. 115.5 з.д.
1750 м
МЕСЯЦЫ, коэффициент корреляции
R2
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0.23
0.28
0.28
0.33
0.70
0.71
0.71
-0.05
-0.12
0.08
-0.07
ВЛАГА
0.61
0.20
0.48
0.14
0.27
0.25
-0.17
ТЕПЛО
0.26
0.08
0.05
-0.09
0.05
0.19
-0.11 -0.31 -0.22 -0.42
R2 = 0.76
ГОД
1
ПРИЧИНЫ ВРЕМЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ
Белая ель 1060-1992 гг.
Канада 68.16 с.ш. 133.2 з.д. (120 м)
R2
МЕСЯЦЫ, коэффициент корреляции
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
ГОД
ВЛАГА
0.04
0.07 0.14 -0.02 0.07 0.09 -0.01 -0.03 -0.03 0.07 -0.15
-0.10
-0.03
0.01
ТЕПЛО
0.35
-0.02 -0.03 -0.27 -0.28 -0.10 0.25 0.49 0.43 0.10
-0.12
-0.03
0.07
0.06
ДЛЯ ПЕРИОДА БЕЗ «ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ» 1872 – 1950 гг.
ПРИЧИНЫ ВРЕМЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ
ДУГЛАСОВА ПИХТА
1630-1995 гг.
Аризона
31.45 с.ш. 115.5 з.д.
1750 м
БЕЛАЯ ЕЛЬ
1060-1992 гг.
Канада
68.16 с.ш. 133.2 з.д.
120 м
R2 = 0.76
ТЕПЛО ВЛАГА
-0.26
0.61
R2 = 0.24/0.38
ТЕПЛО ВЛАГА
±0.17
0.04
±0.35
0.04
R2
R2
R2
ВЛИЯНИЕ СОЛНЦА
Дугласова пихта 1630-1995 гг.
Аризона 31.45 с.ш. 115.5 з.д. (1750 м)
R2 = 0.00
Белая ель 1060-1992 гг.
Канада 68.16 с.ш. 133.2 з.д. (120 м)
R2 = 0.00
ЦЕНТРАЛЬНО-ЛЕСНОЙ ЗАПОВЕДНИК
1
2
3
4
5
6
7
- вышки
FLUXNET
(1 км)
ЛЕСА: 1 – заболоченные еловые; 2 – еловые; 3 – смешанные; 4 –
мелколиственные; 5 – верховые болота; 6 – ветровалы; 7 – с/х поля
ЕЛЬНИК СФАГНОВО-ЧЕРНИЧНЫЙ
Photo Dmitriy Ivanov, 2012
ЕЛЬНИК СФАГНОВО-ЧЕРНИЧНЫЙ
3 – 60-160 г С м-2 год-1
5 – 300 г С м-2 год-1
10 – 26 г С м-2 год-1
(Glushkov, 2012)
from 1968
from 1999
plot #17
1
2
3
4
5
6
?
360 cal BP
?
192±10 cal BP
(30 sm)
605±180 cal BP
(40 sm)
7
11
8 9
10
12
1050 cal BP
853±10 cal BP
(70 sm)
1969±200 cal BP
(90 sm)
ЕЛЬНИК СФ.-ЧЕРНИЧНЫЙ: ДИНАМИКА ЗАПАСОВ 1972-2012
РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРЕЧЕТА ДРЕВОСТОЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗО-ЭНЕРГООБМЕНА
ГОД
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Р,
ММ.
643
773
631
551
906
647
740
Т,
ºС
5,9
5,6
4,8
5,1
4,5
4,6
5,0
ΣТ
>5 ºС
195
204
197
171
177
175
170
NEP,
гр. C*М-2
318
271
270
55
181
111
70
ER,
гр. C*М-2
1785
1645
1792
1258
1528
1470
1595
GPP,
гр. C*М-2
1467
1374
1522
1203
1347
1359
1525
NEE (Net Ecosystem Exchange – чистый обмен экосистемы);
ER (Ecosystem Respiration – суммарное дыхание экосистемы);
NEP (Net Ecosystem Productivity – чистая продукция экосистемы) = Σ(NEE);
GPP (Gross Primary Production – валовая первичная продукция, или фотосинтез экосистемы) = NEE-ER.
E,
ММ
260
274
364
231
274
301
334
ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗО-ЭНЕРГООБМЕНА
NEE
ET
ER
GPP
NEP = 55 – 318 гр./см2*год-1.
Ельник сфагново-черничный – источник углекислого газа
(Варлагин и др., 2012)
Основные параметры:
• NEE (Net Ecosystem
Exchange – чистый
обмен экосистемы)
• ET (EvapoTranspiration –
эвапотранспирация)
• ER (Ecosystem
Respiration – суммарное
дыхание экосистемы)
• GPP (Gross Primary
Production – валовая
первичная продукция,
или фотосинтез
экосистемы) = ER – NEE
• NEP (Net Ecosystem
Productivity – чистая
продукция экосистемы)
=∑(NEE);
Количество деревьев
Ширина годового кольца, мм.
ДРЕВЕСНО-КОЛЬЦЕВАЯ ХРОНОЛОГИЯ
Годы
ДИНАМИКА УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД 1968-2012
СЕНТЯБРЬ
АВГУСТ
ИЮЛЬ
ИЮНЬ
МАЙ
STAND and WATER TABLE DYNAMIC (1968-2011)
STAND and WATER TABLE DYNAMIC (1968-2011)